混凝土桥墩加固施工技术

混凝土桥墩加固施工技术

贾军庭

中铁十六局集团第四工程有限公司北京市101400

摘要：介绍了麦积山互通立交主线桥桥墩震后裂缝处理的过程，包括了原因分析、加固方案、施工工艺及施工注意事项，对类式混凝土桥墩病害处理起到一定的指导意义。

关键词：公路工程；混凝土桥墩；加固；施工

1工程简介

宝鸡至天水高速公路是国家规划“两纵两横”公路主干线连云港至霍尔果斯国道主干线在甘肃境内的重要组成部分，是甘肃省连接东南沿海地区的重要东出口及连接甘肃、陕西两省的重要省际公路，也是国家西部大开发规划的西陇海兰新经济带的走廊带。

宝天高速公路麦积山互通立交主线桥为跨越北贾公路而设，桥梁纵横面处在竖曲线范围内，起点桩号K93+937.5，终点桩号K94+432.5,单向纵坡2.0%。桥梁平面处在半径R=1000m的圆曲线上，部分桥跨位于加减速车道变宽范围内，最大超高横坡3.0%。桥梁采用钢筋混凝土和预应力混凝土箱梁，左右幅桥分别布设。桥墩均采用柱式墩，基础均采用钻孔灌注桩基础，桥台为肋板式桥台。

2麦积山互通立交主线桥震害情况

依据«宝天高速桥梁裂缝检测报告»和«宝天高速桥梁病害检测报告»（由甘肃省交通科学研究院提供）提供的资料，受2008年5月12日四川汶川里氏8.0级大地震主震及余震的影响，宝天高速公路麦积山互通立交主线桥墩身、盖梁个别部位出现了不同程度的裂缝。

3麦积山互通立交主线桥地震震害原因分析

3.1计算与分析依据

3.1.1中华人民共和国交通部颁发«公路工程技术标准»（JTGB01-2003）；

3.1.2中华人民共和国交通部颁发«公路桥涵设计通用规范»（JTGD60-2004）；

3.1.3中华人民共和国交通部颁发«公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范»（JTGD62-2004）；

3.1.4中华人民共和国交通部颁发«公路工程抗震设计规范»（JTJ004-89）；

3.1.5宝天高速公路麦积山互通立交主线桥施工设计图文件；

3.1.6«宝天高速桥梁裂缝检测报告»、«宝天高速桥梁病害检测报告»。

3.2震害原因分析

针对桥梁震害情况，甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司组织人员进行大桥的现场调研，经分析总结，造成桥梁出现震害的主要原因如下：

3.2.1墩梁连接刚度较弱

弯梁桥在温度、力、混凝土收缩徐变作用下，不仅发生纵向移动，还发生横向较大的爬移，为满足纵横向变形的要求，设计中中间墩选用各向变形一致的圆板式橡胶支座，联端桥墩选用双向滑板式橡胶支座。

3.2.2地震激励方向以横桥向为主

汶川地震的地震波传播方向为南北向，造成桥址处地震波以横桥向激励为主。在地震波的激励作用下，联端节点产生了较大的加速度，即在横向地震力的作用下，梁段发生横向变位移动，在无约束的条件下最大横向位移可达9.9cm。

3.2.3地震影响的随机性

目前，桥梁抗震理论尚有不少问题处在深入研究阶段，实践应用中也有不少问题有待解决，即使同一地震峰值加速度（地震烈度相同）的地震波作用下，地震波周期、作用持续时间等参数也会造成不同的破坏程度，由于地震力的随机性、周期性和复杂性，其对结构的影响程度也是随机性的，难以准确预料的。

4麦积山互通立交主线桥地震受害后加固方案

通过对震害的调查和分析，麦积山互通立交主线桥震害主要为横向撞击所造成的局部破损，部分墩顶出现不同程度的裂缝，为了确保大桥的正常使用与安全，必须对该桥进行维修与加固。

4.1加固方案

4.1.1裂缝封闭处理

裂缝封闭处理按照裂缝宽度分别选用凿槽嵌补、压力灌浆和涂膜处理。

4.1.2粘贴钢板与碳纤维布加固

通过采用矾-JGN型粘合剂将钢板粘贴在自由墩墩顶，进行环形封闭，使之形成共同受力的整体，从而提高桥墩整体刚度，改变原结构的应力状态，提高其承载力。此外，由于各联中间固定墩也承受较大的地震作用力，同时对中间墩墩顶与梁体连接处进行粘贴碳纤维布进行加固。

4.1.3加塞弹性缓冲设施

在联端梁与梁、梁与背墙之间，横向墩顶与梁体凸榫之间根据实际情况，选择填塞橡胶块等弹性体以缓冲地震撞击力。

4.1.4设置减隔震挡块

在所有墩顶增设减隔震挡块，较好的抵抗强震作用下的纵横向撞击作用。

4.2加固步骤及施工工艺

4.2.1裂缝封闭

对所有出现裂缝的盖梁进行裂缝封闭处理，按照裂缝宽度的不同，采用不同的方法。首先对裂缝宽度大于3mm的裂缝，沿裂缝凿一条“V”形深槽，直至未破裂面；然后在槽内嵌补甲基丙稀酸脂类化学补强剂（甲凝）进行修补；再对0.2-0.3mm宽的裂缝采用注浆法修补；最后对所有出现小于0.2mm的微小裂缝的面进行涂膜处理，覆盖所有细小裂缝。

4.2.2粘贴钢板

对所有的自由墩粘贴钢板加固。

粘贴前先将混凝土表面打磨平整，除去表层0.2-0.3cm以路出砂石新面，并除去粉粒、油污，保证混凝土粘合面干燥清洁状态；对钢板粘合面也必须进行除锈和粗糙处理，保证粘贴效果。

用矾-JGN建筑结构胶粘贴钢板，受工艺要求限制，钢板分两层粘贴，每层厚度5mm。为避免脱胶，在端部和中间每隔50cm，用膨胀螺栓（YG3,M24）固定，并采用注胶法施工，保证钢板密贴在混凝土表面。钢板在墩顶进行环形封闭后，采用M30水泥砂浆对桥墩凹槽及倒角部分进行填注。

4.2.3粘贴碳纤维布

对所有固结墩（共6个）粘贴高弹性模量型碳纤维布进行加固，增强其刚度及延性，防止裂缝发展。施工工艺如下：

4.2.3.1准备工作

现依据设计文件进行施工范围内的放线作业，在进行基面磨平处理后，将底胶按比例配制并搅拌均匀，然后均匀涂抹在磨平部位，静置5-7小时，待底胶干燥后，按比例和环氧腻子并调和均匀，用腻子刮平工作面的坑槽，养生5-7小时。

4.2.3.2粘贴碳纤维布

将碳纤维布按顺序依次粘贴于工作面，并用消泡滚反复滚压碳纤维布表面，静置30-60分钟后，在粘贴第2层，依次粘贴4层，最后一层静置30-60分钟后，在碳纤维布表面均匀涂一层浸渍树脂，养护24小时，待树脂初期硬化后，在碳纤维布表面涂刷一层碳纤维专用漆，其颜色和原来结构相同。

4.2.3.3注意事项

4.2.3.3.1施工宜在5ºC时以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5ºC时，应适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施。

4.2.3.3.2搅拌所用的容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。

4.2.3.3.3粘贴碳纤维布时要从中间向两侧进行粘贴，可避免施工时产生气泡影响加固效果。

4.2.3.3.4碳纤维布配套树脂的原料应密储存，远离火源，避免阳光直接照射，树脂的配置和使用场所，应保持通风良好，现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

4.2.3.4加塞弹性缓冲设施

在联端梁与梁、梁与背墙之间，横向墩顶与梁体凸榫之间根据实际裂缝填塞橡胶块以缓冲地震冲击力。

4.2.3.5增设减隔挡块

通过在除固定墩以外的桥墩墩顶增设限位和减隔震装置，完全避免梁墩之间的撞击力，增加大震下各墩的联合作用，以降低固结墩地震效应并提高本桥超过预期地震时的抗震能力。

4.2.3.6防腐处理

对所有外露钢板采用涂刷环氧富锌底漆两道和云铁氧化橡胶面漆一道进行防腐。

5结束语：

通过对麦积山互通立交主线桥桥墩震后裂缝病害的加固处理，使桥墩在内在质量上既能达到满足工程实体要求，同时外观质量要求也达到美观一致的要求，对整座大桥的使用及外观、线形等没有任何影响。